Tabla de Contenidos
A fluoreszcencia és a foszforeszcencia két atomi folyamat, amelynek során egy anyag fényt bocsát ki; a fluoreszcenciát és a foszforeszcenciát azonban különböző folyamatok hozzák létre. Mind a fluoreszcencia, mind a foszforeszcencia jelenségeknél az anyag molekulái elnyelik a fényt és kisebb energiájú (vagy hosszabb hullámhosszúságú) fotonokat bocsátanak ki, de fluoreszcenciában a folyamat sokkal gyorsabb, mint a foszforeszcenciában; továbbá az elektronok forgási iránya nem változik.
Mi a fotolumineszcencia?
A lumineszcencia az a tulajdonság, amellyel bizonyos anyagok fénysugárzást (látható tartományban lévő energiájú fotonokat) bocsátanak ki, miután bizonyos külső ingernek vannak kitéve. A fotolumineszcens anyagok különösen azok, amelyek elektromágneses sugárzásnak, például ultraibolya (UV) sugárzásnak kitéve látható fényt bocsátanak ki atomjaik vagy molekuláik a kapott sugárzás által okozott gerjesztése következtében.
Az egyik módja annak, hogy egy anyag elnyeljen egy energetikai ingert, ha atomjai elektronjait magasabb energiaszinten gerjeszti, mint az inger fogadása előtt; ebben az esetben azt mondjuk, hogy a molekulák vagy atomok gerjesztettek , vagy növelik a rezgésüket, ilyenkor az anyag felmelegszik . A molekulák vagy atomok különböző típusú energiák elnyelésével gerjesztődhetnek: elektromágneses sugárzás (különböző hullámhosszúságú, ezért eltérő energiájú fény), kémiai energia valamilyen exoerg kémiai reakció eredményeként, vagy mechanikai energia, például súrlódás vagy nyomás változtatások.
Az elektromágneses energia (fény) vagy fotonok anyag általi elnyelése az általunk említett két hatást válthatja ki: az anyag molekulái vagy atomjai felmelegednek vagy gerjesztődnek. Gerjesztéskor az elektronok magasabb energiaszintre jutnak át, mint az energiainger vétele előtt; Amikor visszatérnek eredeti energiaszintjükre, vagyis stabilabb alapállapotukra , a gerjesztett és az alapállapot közötti energiakülönbségnek megfelelő energiájú fotonokat bocsátanak ki. Ez az energiakülönbség az anyag sajátossága, független az általa elnyelt energiától. Ezek a fotolumineszcens anyagok vagy anyagok, és a kibocsátott fotonokat fotolumineszcenciaként érzékelik.
A fluoreszcencia és a foszforeszcencia egy anyag fotolumineszcenciájának két formája. Egyéb lumineszcencia mechanizmusok, amelyek más típusú energetikai ingerekhez vagy gerjesztési forrásokhoz kapcsolódnak, a tribolumineszcencia (súrlódással), a biolumineszcencia (biológiai folyamatokkal, például a szentjánosbogarak esetében) és a kemilumineszcencia (kémiai reakciókkal kapcsolatos).
fluoreszcencia
A fluoreszcencia egy olyan mechanizmus, amelyben a nagy energiájú fény (rövid hullámhosszú vagy nagyfrekvenciás) elnyelődik, és az anyagban lévő elektronok gerjesztését generálja. Általában az elnyelt fény az ultraibolya tartományban van, és az abszorpciós folyamat gyorsan megy végbe, anélkül, hogy megváltoztatná az elektron forgási irányát. Mint már említettük, a fluoreszcencia egy gyors folyamat, így amikor a gerjesztő forrás megszűnik, az anyag azonnal abbahagyja az izzást.
A fluoreszkáló anyag által kibocsátott fény színe (hullámhossza) független a beeső fény hullámhosszától, és megfelelhet a látható vagy infravörös spektrumnak (alacsonyabb frekvencia vagy hosszabb hullámhossz, mint a látható fény). Az elektronok alapállapotba történő degerjesztése látható vagy infravörös fényt bocsát ki. A fluoreszcens anyag abszorpciós és emissziós spektruma közötti hullámhossz-különbséget Stokes-eltolásnak nevezzük.
A fluoreszcencia mechanizmusok alapvető paraméterei a következők:
- Átlagos élettartam (τ): Átlagos idő, amelyet a molekula gerjesztett állapotban tölt, mielőtt visszatér a bázishoz (~10 ns).
- Kvantumhozam (φF): a kibocsátott fotonok számának aránya az elnyelt fotonokhoz viszonyítva. Mindig kisebb, mint 1.
példák a fluoreszcenciára
A fluoreszcencia néhány példája a fluoreszkáló fények és a fényreklámok, az olyan anyagok, amelyek fekete fényben (ultraibolya fényben) világítanak, de az izgalmas fény kikapcsolása után nem világítanak, valamint a jelölőtoll. Egy nagyon különös példa a skorpiók, amelyek ultraibolya fény hatására fluoreszkálnak. Az állat külső csontváza nem védi meg az ultraibolya sugárzástól, ezért nem szabad hosszú ideig kitenni.
foszforeszcencia
A fluoreszcenciához hasonlóan a foszforeszkáló anyag nagy energiájú fényt (általában ultraibolya sugárzást) nyel el, aminek következtében az anyagban lévő elektronok magasabb energiaszinten gerjesztődnek, mint a gerjesztés előtt. De a foszforeszcenciával ellentétben az alapenergia-állapotba való átmenet sokkal hosszabb idő alatt megy végbe, és az elektron forgásának iránya megváltoztatható a gerjesztés és a gerjesztés folyamatában.
A foszforeszkáló anyagok a gerjesztés megszűnése után néhány másodpercig vagy akár néhány napig is világíthatnak. Ez azért következik be, mert a gerjesztett elektronok energiaugrása nagyobb, mint a fluoreszcencia jelenségeknél; vagyis az elektronok energiavesztesége az alapállapotba való visszatéréskor nagyobb, és a gerjesztett állapot és az alapállapot közötti köztes energiaállapotok áthaladásával a degerjesztés előállítható.
Egy elektron soha nem változtatja meg a forgási irányát vagy spinjét fluoreszcencia esetén, de foszforeszcencia esetén igen, így ez a változás az energiaelnyelés vagy a gerjesztési folyamat során bekövetkezhet. A fénygerjesztés okozta spinváltozások hosszabb de-gerjesztési idővel járnak, mivel az elektron addig nem tér vissza a legalacsonyabb energiájú állapotába, amíg vissza nem tér eredeti spinéhez, és így a foszforeszkáló anyagok a sötétben világítanak még azután is, hogy elhaladtak. A gerjesztés forrása megszűnt.
Példák a foszforeszcenciára
A foszforeszkáló anyagokat fegyvercélzókban, különféle festékekben és óramutatókban használják az éjszakai idő kijelzésére.
Szökőkút
Thermofisher Scientific. Fluoreszcencia alapjai Fluoreszcencia alapjai | Thermo Fisher Scientific – AR 2021
